小行星带及其对生命的潜在意义

2018-05-18

一个由科学家小组发表的新研究表明并解释了小行星带如何对生命的存在以及甚至是行星复杂生命的演化都有重要意义。 /

根据科罗拉多大学博尔德分校NASA Sagan研究员丽贝卡马丁和天文学家马里奥利维奥(Mario Livio)的研究,如果太阳系有生命存在的行星,它们可能很少见,如果它们依赖于恰好质量的小行星带,在马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所。

他们认为,由太阳原行星盘发展形成的小行星带的大小和位置以及附近巨型木星般行星的重力影响可能决定复杂的生命是否会在类似地球的行星上演化。

这听起来可能令人惊讶,因为小行星由于它们潜在的影响地球并引发大规模灭绝而被认为是令人讨厌的。但是一个新兴的观点提出,小行星与行星的碰撞可能会促进复杂生命的诞生和进化。

小行星可能已经将水和有机化合物输送到早期的地球。根据间断平衡理论,偶尔的小行星撞击可能通过破坏行星环境到物种必须尝试新的适应策略的方式来加速生物进化的速度。

天文学家根据他们的结论分析了太阳系外木星大小行星和周围碎片周围的理论模型和档案观测结果。 “我们的研究表明,迄今为止只有很小一部分行星系统在正确的位置上有巨型行星产生适当尺寸的小行星带,为附近的岩石行星提供了生命的潜力,”马丁说道,研究的主要作者。 “我们的研究表明,我们的太阳系可能比较特殊。”

研究结果将在今天出现在皇家天文学会月刊中。

马丁和利维奥认为,小行星带相对于类木星行星的位置不是偶然的。我们的太阳系中的小行星带位于火星和木星之间,是位于“雪线”附近的数百万个太空岩石区域,它标志着一个寒冷地区的边界,那里的水冰等挥发性物质远远不够太阳保持完好。当我们的太阳系中的巨型行星形成时,超出雪线的区域包含密集的冰,岩石和金属混合物,提供足够的材料来构建像木星这样的巨型行星。

当木星形成在雪线之外时,它强大的重力阻止了附近的物质在其轨道内聚结和构建行星。相反,木星的影响导致物质相撞并分裂。这些碎片化的岩石在太阳周围形成了一个小行星带。

“为了拥有这样的理想条件,你需要像木星这样的巨大行星,它位于小行星带外面[并且]有一点移动,但不能穿过皮带,”利维奥解释道。 “如果像木星这样的大行星通过皮带移动,它会散射物质。另一方面,如果一颗大行星完全没有移动,那也不好,因为小行星带太重了。小行星将遭受如此多的轰炸,以至于生命永远不会发展。“

事实上,在太阳系初期,小行星带可能有足够的材料制造另一个地球,但木星的存在和向太阳的小迁移导致一些材料散射。今天,小行星带包含不到其原始质量的百分之一。以我们的太阳系为模型,Martin和Livio提出,其他太阳系中的小行星带总是大致位于雪线处。为了测试他们的建议,Martin和Livio在年轻恒星周围创建了原行星盘的模型,并基于中心恒星的质量计算了这些盘中雪线的位置。

然后,他们观察了美国宇航局斯皮策太空望远镜所有现存的基于太空的红外观测结果,这些观测结果表明存在90°恒星尘埃,这可能表明存在小行星带状结构。温暖的尘埃的温度与雪线的温度一致。 “温暖的尘埃落在我们计算的雪线上,所以观察结果与我们的预测一致,”马丁说。

然后二人研究了我们太阳系外发现的520颗巨型行星的观测结果。其中只有19人居住在雪线之外,这表明大多数可能在雪线外形成的巨型行星已经向内移动得太远,以保存需要促进地球上生命演化增强的微小分散的小行星带像皮带一样的行星。显然,只有不到4%的观测系统实际上可能拥有这样一个紧凑的小行星带。

“基于我们的情况,我们应该集中精力去寻找在雪线以外拥有巨大行星的系统中复杂的生活,”利维奥说。

来源:美国国家航空航天局

图片:NASA / ESA / A。 Feild,STScI